Bienenprodukte
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Dr. Annette Schroeder, Lebensmitteltechnologin, [email protected] Bienenprodukte gesammelt und weiterverarbeitet: Honig Pollen Propolis selbst produziert: Wachs Gelée Royale Bienengift 1 Zur Herstellung von Bienenprodukten wichtige Drüsen der Honigbiene Drüse Kopf - und Brustspeicheldrüsen Mandibeldrüsen (Oberkieferdrüsen) Funktion Auflösung von Zucker, Honigbereitung Arbeiterinnen: Enzyme, Trennmittel zur Wachs - und Propolisverarbeitung, Futtersäfte, Alarmpheromon Königin: Königinnensubstanz (Pheromone), Sexuallockstoff, Hemmstoff f ür die Eierstockentwicklung bei Arbeiterinnen Futtersaftdrüsen Futtersäfte, bei Winterbienen auch Reservespeicher Giftdrüsen Stachelgift, Alarmpheromon Wachsdrüsen Wachsproduktion Honig • • • • • • • • • • • Zucker Wasser Säuren Enzyme Inhibine Antioxidantien Vitamine Aminosäuren Aromastoffe Mineralstoffe Hormone 2 Inhaltsstoffe des Honigs • Zucker Hauptzuckerarten im Honig sind Glucose und Fructose CH2 OH CH2 OH O O OH 0 OH OH CH 2OH O CH 2OH O Invertase HO CH2OH + H2O (a-Glucosidase) HO + OH OH OH OH Saccharose (Nektar/ Honigtau) CH 2OH OH OH OH Glucose Fructose → Blütenhonige enthalten etwa 70-80 % → Honigtauhonige etwa 50-65 % dieser beiden Zuckerarten Durch Transglucosidierung entstehen weitere Zuckerarten, z.B.: CH O H 2 CH2 OH CH 2 OH O O OH OH OH O OH CH 2OH OH OH CH 2OH O OH O OH OH O OH O OH CH 2OH O HO OH HO OH CH2O H O O CH 2OH O CH2O H OH OH OH O OH Maltose Erlose OH O CH O H 2 Melezitose Honig Glucose- Fructose- Stoffwechsel: • Glucose und Fructose werden in unveränderter Form resorbiert • Insulin steigert den Transport von Glucose aus Blutplasma → entweder direkter Verbrauch zur Energiegewinnung in den Zellen (Muskeln, Gehirn) → oder Umwandlung in Glykogen (Leberstärke) • je mehr Glucose zur Fructose aufgenommen wird, desto vollständiger verläuft die Fructoseresorption • unvollständige Fructoseresorption kann in tieferen Darmabschnitten durch bakteriellen Abbau zu kolikartigen Bauchschmerzen, Darmgeräuschen und Flatulenz führen. • jeder Mensch hat eine persönliche Resorptionskapazität für Fructose (5 – 50 g pro Mahlzeit) • Fructose wird durch die Fructokinase in Fructose-1-Phosphat umgewandelt und v.a. in der Leber abgebaut 3 Honig Aufnahme großer Mengen Glucose → viel Insulin wird ausgeschüttet → erneutes Hungergefühl wenn der Blutzuckerspiegel sinkt Aufnahme großer Mengen Fructose → unvollständige Resorption → Verdauungsbeschwerden (Durchfall, Flatulenz) Aufnahme von Honig → je ausgewogener das Fructose/Glucose-Verhältnis → desto besser ist die Verdauung Trachtquelle Fructose/Glucose - Verhältnis Löwenzahn 0,9 : 1 Raps 1,0 : 1 Weißklee 1,1 : 1 Heide 1,3 : 1 Wald 1,7 : 1 Akazie/Robinie 1,7 : 1 Honig Das Zuckerspektrum ist für das Kristallisationsverhalten des Honigs verantwortlich! Saccharose H2COH | H C O H H2COH O | H | | C OH H C C H HO | | | | | HO C C C C O | | | | H OH OH H OH | C | CH2OH Glucose Fructose Glucose Glucose Fructose Fructose Fructose Glucose Fructose Fructose Glucose Glucose Glucose Fructose Fructose enzymatische Spaltung Fructose + H2 O Glucose Glucose Fructose Fructose Glucose H2COH | H C O H | H | C OH H C | | | | HO C C OH | | H OH H 2COH O | C H HO | | | HO C C | | OH H OH | C | CH 2OH Fructose Glucose Fructose Fructose Glucose Fructose Fructose Glucose Glucose Fructose Glucose 4 „Abgesetzter Honig“ Wasseraktivität (aw-Wert) • Mikroorganismen benötigen für alle Stoffwechselaktivitäten Wasser. • Wasser wird von zahlreichen Inhaltsstoffen wie Zucker, Salz oder Eiweißen gebunden. • Dieses gebundene Wasser steht den Mikroorganismen für ihre Vermehrung nicht zur Verfügung! aw-Wert = Wasserdampfdruck über dem Lebensmittel Wasserdampfdruck über reinem Wasser → Der aw-Wert liegt immer zwischen 0 und 1 → kleiner aw-Wert bedeutet wenig freies Wasser! • Die meisten Mikroorganismen wachsen bei einem aw-Wert von 0,9 - 1 am besten. • Osmophile Hefen können bis zu einem aw-Wert von 0,6 wachsen! Der aw-Wert von Honig liegt zwischen 0,55 und 0,7 5 Honig Was passiert bei der Honigkristallisation? Glucose Fructose Glucose Glucose Fructose Fructose Glucose Fructose Fructose Glucose Glucose Fructose Glucose Fructose Fructose Fructose Glucose Glucose Fructose Fructose Glucose Fructose Fructose Glucose Fructose Glucose Fructose Fructose Glucose Glucose → Die Wasseraktivität steigt! Alkoholische Gärung C6H12O 6 + 2 ADP + 2 P → 2 C 2H5 OH + 2 CO 2 + 2 ATP Glucose + 2 Adenosindiphosphat + 2 Phosphat → 2 Ethanol + 2 Kohlenstoffdioxid + 2 Adenosintriphosphat Bei der Honigfermentation entstehen Alkoholgehalte von bis zu 5 g/kg Honig (0,5 %). Vergorener Honig ist nicht gesundheitsschädlich, er verändert allerdings seine sensorischen Eigenschaften. 6 Weitere Zucker im Honig • Melezitose: sehr hohe Kristallisationsneigung • Erlose: wird v.a. von der Biene synthetisiert • Oligosaccharide: steigern das Wachstum erwünschter Bifidobakterien im Darm → prebiotische Wirkung Studie (Kajiwara et al. 2002): Honig verbessert die Wachstumsrate verschiedener Bifidobakterien- und Lactobacillen-Stämme in Zellkulturen. Täglich mit 2 g Honig gefütterte Ratten haben nach 6 Wochen einen höheren Milchsäurebakterienanteil im Darm als mit Saccharose gefütterte Ratten. Honig und Karies Verschiedene Studien (z.B. Dustmann et al. 1987, Steinberg et al. 1996): Honig besitzt eine wachstumshemmende Wirkung auf verschiedene Strptokokken-Stämme u.a. auf das kariogene Bakterium Streptokokkus mutans. English et al. 2004: Honig reduziert Zahnbelag und Zahnfleischbluten → Einsatz bei Zahnfleischentzündungen 7 Honig und Glykämischer Index (GI) Studie des DIB • GI ist ein Maß für die blutzuckersteigernde Wirkung (und damit einhergehende Insulinausschüttung) eines Lebensmittels bezogen auf reine Glucose in % • Bestimmung des GI nach Aufnahme von je 25 g Glucoselösung bzw. 8 verschiedener Honigsorten. • 10 Probanden zwischen 20 und 65 Jahren • Schlecht ist ein GI größer als 70 • Mittel sind GI-Werte zwischen 50 und 70 Ergebnis: GI • Gut ist ein GI kleiner als 50 Akazienhonig 53,0 Blütenhonig 51,3 Edelkastanienhonig 53,4 Heidehonig 53,3 Lindenhonig 55,9 Lindenhonig (erhitzt) 49,2 Rapshonig 64,0 Waldhonig 88,6 Honig Säuren: Gluconsäure Apfelsäure Essigs äure Zitronensäure Milchsäure Salzs äure Phosphors äure Ameisensäure Oxalsäure... Gehalte schwanken sehr stark je nach Honigsorte (9 - 60 mg/kg). Honigtauhonige enthalten mehr Säuren als Blütenhonige • haben Einfluss auf den Geschmack und das Aroma des Honigs • wirken appetitanregend • wirken verdauungsfördernd • wirken antimikrobiell • senken den pH-Wert 8 Der pH-Wert des Honigs Ist abhängig von: • Gehalt an organischen Säuren z.B. Gluconsäure: 4 – 12 g/kg Ameisensäure: 22 – 206 mg/kg Oxalsäure: 11 – 60 mg/kg • Menge an Substanzen mit Pufferwirkung (z.B. Eiweiße, Mineralstoffe, Salze) Blütenhonige: Honigtauhonige: pH 3,2 - 4,5 pH 4,0 - 5,4 → schwach saurer Bereich Honig Enzyme und Inhibine Enzyme: Invertase - Spaltung der Saccharose Diastase (Amylase) - Spaltung von Stärke (Pollenaufschluss) Phosphatase - Bildung von ATP (Energiegewinnung) Glucoseoxidase – Bildung von Wasserstoffperoxid (H2O2) Inhibine: Wasserstoffperoxid (H2O2) Hydroxibenzoate (PHB -Ester: E 214 - 219) Flavonoide (Zimtsäure, Galangin, Pinocembrin, Pinostrobin, Quercetin und Kämpferol, Syringasäure... entzündungshemmende Wirkung des Honigs z.B. bei Erkältungskrankheiten → Honig langsam im Mund zergehen lassen! 9 Glucoseoxidase lichtempfindliches Enzym, das ß -D-Glucose in Gegenwart von Sauerstoff zu Glucons äure und Wasserstoffperoxid oxidiert. Dieses zerfällt in Wasser und ein Sauerstoffradikal ? antimikrobielle Wirkung Biosynthese der Flavonoide Das im Zitronens äurezyklus (aus der Glucose) entstehende Acetyl-CoA ist der Ausgangstoff zur Biosynthese der Flavonoide (gehören zur Gruppe der Polyphenole). • Flavonole: hellgelbe Pigmente • Flavanole: adstringierende Wirkung • Flavanone: Bitterstoffe • Flavone: gelbe Pflanzenfarbstoffe • Anthocyane: rote und blaue Pigmente • Isoflavonoide: Phytoöstrogene Flavonoide haben verschiedene physiologische Wirkungen: • wirken gegen Entzündungen und Histamin • krampflösende Wirkung • gefäßverstärkende Wirkung • manche Flavonoide sind Antioxidantien 10 Honig Antioxidantien z.B. Polyphenolsäure, Vitamin C, Vitamin E, Carotinoide… Im Zuge des normale Zellstoffwechsels entstehen reaktive Sauerstoffverbindungen („freie Radikale“), um elementaren Sauerstoff im Energiestoffwechsel zu nutzen. → Antioxidantien senken die Aktivität von „freien Radikalen“ und wirken gegen Herzinfarkt, Schlaganfälle und Krebs Gehalte sind abhängig von der Honigsorte. Besonders viele Antioxidantien sind in Buchweizenhonig, Manukahonig (Leptospermum – (Tee)Baum in Neuseeland) und Edelkastanienhonig. Studie (Schramm et al. 2003): Bereits eine Stunde nach Honigkonsum steigt die Phenols äurekonz. und somit die antioxidative Kapazität im Blut. Honig Vitamine z.B. Vitamin C, Vitamin B1 (Thiamin), Vitamin B2 (Riboflavin), Vitamin B5 (Nicotinsäure), Vitamin B5 (Pantothensäure), Vitamin B6 (Pyridoxin), Vitamin B7 (Biotin), Vitamin B9 (Folsäure)... Wirkung: • benötigt der Körper für alle Lebensvorgänge • regulieren das Immunsystem Aminosäuren z.B. Prolin, Glutaminsäure, Leucin /Isoleucin, Asparaginsäure, Phenylalanin, Threonin, Alanin, Histidin, Glycin, Lysin, Serin, Valin, Cystin ... Wirkung: • bilden wichtige Stoffwechsel-Zwischenprodukte und sorgen so für ein reibungsloses Stoffwechselgeschehen → wichtig für die Bildung von Farb- und Aromastoffen Aromastoffe z.B. 2-Phenylacetaldehyd, Phenylessigs äureester, Phenol, Phenylalanin, Acetaldehyd , Isobutyraldehyd, Diacetyl, versch. Fettsäurester und weitere ca. 120 Duft- und Aromastoffe Wirkung: • regen Appetit und Verdauung an 11 Honig Mineralstoffe z.B. Kalium, Natrium, Calcium, Phosphor, Magnesium, Eisen, Zink, Schwefel... Gehalte in Blütenhonigen: unter 0,1 % (1000 mg/kg) Gehalte in Honigtauhonigen: bis zu 1 % Wirkung: • • • • Reizweiterleitung der Nerven und der Muskeln Bildung der Knochen Bestandteile des Blutfarbstoffes Hämoglobin und von Enzymen Bausteine von Aminosäuren. Honig Die positive Wirkung des Honigs entsteht durch das gleichzeitige Zusammenwirken vieler Honiginhaltsstoffe! Wirksamkeit des Honigs bei: • Helicobakter pylori (Osato et al. 1999) • Dermatitis, Neurodermitis (Al-Waili 2003) • Mucositis nach der Strahlentherapie (Biswal et al. 2003; Sela 2000) • Verwachsungen und Verklebungen nach Operationen im Bauchraum (Aysan 2002) • Blasenkrebs (Swellam et al. 2003) • Röteln (Zaina et al. 1996) • erhöhtem Cholesterinspiegel (Hegazi et al. 2007) • Herpes-Viren (Al-Waili 2004) • Wundheilung (Johnson et al. 2005; Allen et al. 2000 ….) 12 Honig zur Wundheilung und bei Herpes lässt sich einfach und gut auftragen wirkt antibakteriell (durch Säuren, Inhibine und Antioxidantien) bindet das Wundwasser (durch hygroskopische Wirkung) Honig Honig bei Schlafstörungen 1 Glas Milch erwärmen und mit 1 EL Honig mischen → Tryptophan aus der Milch wird in Serotonin (Botenstoff - fördert das Einschlafen) und Melatonin (Hormon - reguliert das Schlafen) umgewandelt. Glucose im Honig fördert deren Eindringen ins Gehirn, da durch Insulinausschüttung die Blut-Hirn-Schranke durchlässiger wird. Honig in der Kosmetik • Honig bindet Feuchtigkeit • seine Inhaltsstoffe ernähren die Haut • antibakterielle Wirkung bei unreiner Haut Honigkosmetik ist für jeden Hauttyp geeignet! 13 Honig macht schön! Weitere Anwendungsmöglichkeiten • Bäder/Duschgels/Seifen • Haarkuren/Haarfestiger • Shampoos • Gesichtswasser • Lippenbalsam • Peeling • Reinigungsmilch • Massagen • Gesichtmasken Blütenpollen • männliche Keimzellen der Blütenpflanzen • Zusammensetzung hängt von seiner pflanzlichen Herkunft ab • Kohlenhydrate, Eiweiß, Fett, Mineralstoffe, Aminosäuren (u.a. Phenylalanin), mehrfach ungesättigten Fettsäuren (Linol-, Linolen- und Arachidonsäure), Vitamine (Provitamin A, Vitamin C, E und Vitamine der "B"-Gruppe) , Spurenelemente, Aromastoffe, Enzyme, Flavonoide, Terpene, wachstumsfördernde Phytohormone (Auxine, Cytokinine) und hormonartig wirkende Substanzen (Steroide) • hemmen verschiedene Bakteriengruppen z.B. Salmonella, Proteus, E. Coli (Flavonoide, Terpene) • helfen bei Wechseljahresbeschwerden und Potenzstörungen (Phytohormone, Steroide) • sollen aphrodisierend wirken (Phenylalanin als Precursor für Dopamin) Können Allergien auslösen! 14 Gelée Royale • wird in den Mandibel- und Futtersaftdrüsen der Ammenbienen gebildet (Drüsensekret, vergleichbar mit Muttermilch) • in den ersten (1-)3 Tagen werden alle Bienenlarven mit Futtersäften gefüttert • eine Bienenkönigin entsteht aus den weiblichen Larven, die auch danach noch mit Gelée Royale gefüttert werden • wirkt so stark stimulierend auf den Organismus, dass eine Bienenkönigin täglich bis zu 2000 Eier legen kann • wirkt antibakteriell und antiviral. Gelée Royale Zusammensetzung • 60-70 % Wasser • 11-25 % Zucker (3-13 % Fruktose, 4-8 % Glukose, 0,5-2 % Saccharose) • 9-18 % Proteine und Aminosäuren • 2-8 % Fette • 1-6 % Hydroxy-2-decensäure (aus Mandibeldrüse) • Mineralstoffe und Spurenelemente (0,8-3% Asche) • Acetylcholin • Hormone • Enzyme • Flavonoide • Vitamine (Thiamin, Riboflavin, Pyridoxin, Niacin, Pantothensäure, Biotin, Folsäure) • Steroide • pH 3,4-4,5 15 Gelée Royale Gewinnung • • • • • 30-50 (max. 100) Zellen pro Volk 200-300 mg pro Zelle ca. 3-4 Durchgänge, dann nimmt die Produktion ab Ernte am 3. Tag (Löffel, Absaugmechanismus) entweder Larve vorher entfernen und dann ernten (Löffel, Spritze, Pumpe) oder nachher filtern • für 1 g braucht man 4-5 Weiselnäpfchen • äußerste Hygiene und sofortige Kühlung notwendig • Wärme, Licht und Feuchtigkeit vermeiden Haltbarkeit: bei 0-5 °C ca. 1 Jahr kann eingefroren werden wird auch gefriergetrocknet angeboten Anwendungsformen: frisch mit Honig gemischt Ampullen (oft mit Zusätzen) Cremes Gelée Royale Anwendungsbeispiele (Volksmedizin) • • • • • • • • • • Erschöpfung Hauterkrankungen Menstruationsbeschwerden Potenzstörungen Unfruchtbarkeit Appetitlosigkeit und Verdauungsbeschwerden Bluthochdruck Altersbeschwerden Falten Aufbaupräparate in Form von Dragees Vorsicht – Gelée Royale kann Allergien auslösen! 16 Bienenwachs Entstehung: • Bienen haben 4 Paar Wachsdrüsen die lt. Lit. bei Bienen im Alter von 12-18 Tagen voll entwickelt sind • Zur Entwicklung der Wachsdrüsen ist Pollen nötig • für Europa repräsentative Zucker/Wachs-Zahl: ca. 13:1 (Literatur: 2:1 bis 100:1) • ZWZ ist abhängig von der Bienenrasse • bei starken Völkern ist die ZWZ kleiner als bei schwachen (starke Völker sind effektiver) • gebildete Wachsplättchen sind weiß • Mandibeldrüsensekrete sorgen für Geschmeidigkeit • die Wachsfarbe kommt durch Beimischung von Propolis und Blütenpollen Bienenwachs Zusammensetzung: • besteht aus ca. 300 verschiedenen Komponenten • 10-15 % Kohlenwasserstoffe (v. A. gesättigte) • 35-75 % Myricin (Estergemisch von C16- bis C36-Fettsäuren und C24- bis C36-Alkoholen v. A. Palmitinsäuremyricylester C15H31–COO–C30H61 ) • ca. 15 % aus Cerin (Säuregemisch aus Cerotinsäure C26 und Melissinsäure C30) • ca. 1 % Alkohole • ca. 50 Aromastoffe (Decanal, 1-Decanol, Nonanal, Octanal, Furfural, Benzaldehyd…) Eigenschaften: • schmilzt bei 61-68 °C • wirkt antibiotisch und hautfreundlich. 17 Bienenwachs Verwendung: • Kerzen • gewachste Papiere • medizinischen Zäpfchen • Salben / Cremes / Lippenpflege • zur Körperenthaarung • Möbel-/ Lederpflege • Kunst und Malerei • Wundverschlussmittel beim Baumschnitt • Trennungsmittel (z.B. Gummibärchen) Bienengift (Apitoxin) • wird in zwei Drüsen im Hinterleib der Biene produziert und in der Giftblase gesammelt (pro Stich ca. 0,1 mg) • komplexe Mischung verschiedener Proteine, pH 4,5 – 5,5 • 10-12% Phospholipase A2 ruft eine lokale Entzündung hervor und wirkt gerinnungshemmend und durchblutungsfördernd • Hauptbestandteil Melittin (52 %) = Polypeptid → wirkt entzündungshemmend (100 mal stärker als Cortison) und schützt die Zellen vor Zerstörung bei starken Entzündungen • Apamin bewirkt eine gesteigerte Cortisolproduktion in der Nebennierenrinde • Adolapin (2-5%) ist entzündungshemmend und hat einen schmerzstillenden Effekt indem es die Cyclooxygenase hemmt → Rheumatherapie (soll auch gegen HI-Viren wirken). 18 Apitoxin Propolis Altgriechisch: „pro“ „polis“ sinngemäß: „Vor der Stadt“ • Kittharz der Bienen • Grundstoff sind Harze von lebenden Pflanzen; Knospenüberzüge, Wundharze oder -extrakte 19 Propolis Zusammensetzung: abhängig von der botanischen Herkunft (je nach Standort) • Europa: v. A. Pappel und Birke • regionale und saisonale Unterschiede • bei Mangel: alternative Stoffe wie Farben, Asphalt, Mineralöle… - ca. 45% Harz (Resin) ca. 20% Phenole (ca. 8% Flavonoide = antibiotische Substanzen) 5-30% Bienenwachs 8-10% Blütenpollen ätherische Öle, Vitamine Mineralstoffe für europäisches Propolis typische Inhaltsstoffe: Pinocembrin, Pinobanksin, Ppinobanksin-3-O-Acetat, Chrysin, Galangin, Kaffeesäuren - insgesamt mehr als 200 verschiedenen Substanzen identifiziert Zusammensetzung ist nicht standardisierbar! Propolis Je nach Spaltgröße wird mehr oder weniger Wachs eingearbeitet. Richtwert: 3 mm Propolisgitter sorgen für eine gute, saubere Ernte. Manche Bienenvölker kitten mehr als andere. 20 Propolis Eigenschaften: • wenig wasserlöslich • gut löslich in Ethanol → Propolis-Balsam (ca. 45 – 65 %) • ist für die Sterilität des Bienenstockmilieus verantwortlich (antivirale, antibakterielle, antimykotische und antiparasitäre Wirkungen) → Flavonoide, aromatische Säuren und Ester • die antibiotische Wirkung korreliert mit den Gehalten an phenylsubstituierten Carbonsäuren (Kaffeesäure, Ferulasäure, Benzoesäure) • wirkt cytotoxisch (Phenylcaffeat und weitere Kaffesäurederivate) • hat einen lokalanästesierenden (schmerzstillenden) Effekt (Aminoester, Aminoamide) • kann die Entstehung von Antibiotika-Toleranzen reduzieren oder unterbinden • hat ein hohes allergenes Potential (1,1-Dimetylallylcaffeat, 3-Methyl-2butenylcaffeat und Phenylethylcaffeat, Tectochrysin…) → Kontaktallergien Propolis Verwendung: • • • • • • • • • • • Stärkung des Immunsystems Entzündungen im Mund- Rachenraum (Mundwasser, Zahnpasta) Verletzungen und Verbrennungen, Akne, Neurodermitis Geschw üre Warzen Bronchitis rheumatischen Beschwerden Depressionen und Müdigkeit Fußpilz in Hautcremes, Salben und anderer Kosmetik Ägypter verwendeten Propolis zum Mumifizieren ihrer Leichen. Vorsicht - Allergien! 21
